Төмөн жыштыктагы күчөткүч (мындан ары - ULF) - керектөөчүгө керектөөчүгө төмөнкү жыштыктагы термелүүлөрдү күчөтүү үчүн арналган электрондук түзүлүш. Алар транзисторлордун, түтүктөрдүн же операциялык күчөткүчтөрдүн ар кандай түрлөрү сыяктуу ар кандай электрондук элементтерде аткарылышы мүмкүн. Бардык ULF алардын ишинин натыйжалуулугун мүнөздөгөн бир катар параметрлерге ээ.
Бул макалада мындай аппаратты колдонуу, анын параметрлери, ар кандай электрондук компоненттерди колдонуу менен куруу ыкмалары жөнүндө сөз болот. Төмөн жыштыктагы күчөткүчтөрдүн схемасы да каралат.
ULF колдонмо
ULF көбүнчө үндү кайра чыгаруучу жабдууларда колдонулат, анткени технологиянын бул тармагында сигналдын жыштыгын адам денеси кабыл ала тургандай (20 Гцден 20 кГцге чейин) күчөтүү керек.
Башка ULF колдонмолору:
- өлчөө технологиясы;
- дефектоскопия;
- аналогдук эсептөө.
Жалпысынан, бас күчөткүчтөр радиолор, акустикалык түзүлүштөр, телевизорлор же радио өткөргүчтөр сыяктуу ар кандай электрондук схемалардын компоненттери катары кездешет.
Параметрлер
Күчөткүч үчүн эң маанилүү параметр - бул пайда. Ал чыгаруунун киришине катышы катары эсептелет. Каралып жаткан мааниге жараша, алар төмөнкүчө айырмаланат:
- учурдагы пайда=чыгуу агымы / кирүүчү ток;
- чыңалуу жогорулатуу=чыгуу чыңалуу / кириш чыңалуу;
- кубаттын көбөйүшү=чыгаруу күчү / киргизүү кубаттуулугу.
Оп-ампер сыяктуу кээ бир түзмөктөр үчүн бул коэффициенттин мааниси өтө чоң, бирок эсептөөдө өтө чоң (ошондой эле өтө кичинекей) сандар менен иштөө ыңгайсыз, ошондуктан утуштар көбүнчө логарифмдик менен көрсөтүлөт. бирдиктер. Бул үчүн төмөнкү формулалар колдонулат:
- логарифмдик бирдиктерде кубаттуулукту жогорулатуу=10каалаган кубаттуулуктун логарифм;
- логарифмдик бирдиктердеги учурдагы пайда=20каалаган ток пайдасынын ондук логарифми;
- логарифмдик бирдиктерде чыңалуу жогорулашы=20каалаган чыңалуу жогорулашынын логарифм.
Ушундай жол менен эсептелген коэффициенттер децибел менен өлчөнөт. Кыскартылган аты - дБ.
Кийинки маанилүү параметркүчөткүч - сигналды бурмалоо коэффициенти. Сигналдын күчөшү анын трансформацияларынын жана өзгөрүүлөрүнүн натыйжасында пайда болорун түшүнүү маанилүү. Бул трансформациялар ар дайым туура болот деген нерсе эмес. Ушул себептен улам, чыгуу сигналы кириш сигналынан айырмаланышы мүмкүн, мисалы, формасы.
Идеалдуу күчөткүчтөр жок, андыктан бурмалоо дайыма болот. Ырас, кээ бир учурларда уруксат берилген чектен чыкпаса, кээ бир учурларда. Эгерде күчөткүчтүн чыгышындагы сигналдардын гармоникасы кириш сигналдарынын гармоникаларына дал келсе, анда бурмалоо сызыктуу болуп, амплитуданын жана фазанын өзгөрүшүнө гана азаят. Эгерде чыгууда жаңы гармоникалар пайда болсо, анда бурмалоо сызыктуу эмес, анткени ал сигналдын формасынын өзгөрүшүнө алып келет.
Башкача айтканда, бурмалоо сызыктуу болсо жана күчөткүчтүн киришинде «а» сигналы бар болсо, анда чыгыш «А» сигналы болот, ал эми сызыктуу эмес болсо, анда чыгуу "B" сигналы болот.
Күчөткүчтүн иштешин мүнөздөгөн акыркы маанилүү параметр – бул чыгаруу кубаттуулугу. Кубаттуу сорттор:
- Бааланган.
- Паспорттун ызы-чуусу.
- Максимум кыска мөөнөттүү.
- Максималдуу узак мөөнөттүү.
Төрт түрү тең ар кандай ГОСТ жана стандарттар менен стандартташтырылган.
Вамплизаторлор
Тарыхый жактан биринчи күчөткүчтөр вакуумдук түтүктөрдө түзүлгөн, алар вакуумдук түзүлүштөрдүн классына кирет.
Герметикалык колбанын ичинде жайгашкан электроддорго жараша лампалар төмөнкүчө бөлүнөт:
- диоддор;
- триоддор;
- tetrodes;
- пентоддор.
Максималдууэлектроддордун саны сегиз. Клистрондор сыяктуу электровакуумдук аппараттар да бар.
Триод күчөткүч
Биринчиден, которуу схемасын түшүнүү керек. Төмөнкү жыштыктагы триод күчөткүчүнүн схемасы төмөндө келтирилген.
Катодду ысыткан жипке кубат берилет. Анодго да чыңалуу колдонулат. Температуранын таасири астында электрондор катоддон чыгарылат, алар анодго шашышат, ага оң потенциал колдонулат (электрондор терс потенциалга ээ).
Электрондордун бир бөлүгүн үчүнчү электрод – тор кармап алат, ага чыңалуу да колдонулат, алмашып турат. Тордун жардамы менен аноддук ток (жалпысынан чынжырдагы ток) жөнгө салынат. Торго чоң терс потенциал колдонулса, катоддон келген электрондордун баары ага жайгашат жана лампа аркылуу ток өтпөйт, анткени ток электрондордун багытталган кыймылы жана тор бул кыймылды бөгөттөйт.
Чамактын күчөшү кубат булагы менен аноддун ортосунда туташтырылган резисторду тууралайт. Ал токтун чыңалуусунун мүнөздөмөсү боюнча иштөө чекитинин керектүү абалын орнотот, ага пайда параметрлери көз каранды.
Эмне үчүн иштетүү чекитинин абалы мынчалык маанилүү? Анткени бул төмөнкү жыштыктагы күчөткүчтүн чынжырында канча ток жана чыңалуу (демек, кубаттуулук) күчөй турганына жараша болот.
Триодду күчөткүчтөгү чыгуу сигналы анод менен анын алдында туташтырылган резистордун ортосундагы аймактан алынат.
Күчөлөткүч күйүкklystron
Төмөн жыштыктагы клистрон күчөткүчүнүн иштөө принциби сигналды алгач ылдамдыкта, анан тыгыздыкта модуляциялоого негизделген.
Клистрон төмөнкүчө жайгаштырылган: колбада жип менен ысытылган катод жана коллектор (анодго окшош). Алардын ортосунда кирүүчү жана чыгуучу резонаторлор бар. Катоддон чыккан электрондор катодго берилген чыңалуу менен ылдамдашат жана коллекторго шашышат.
Кээ бир электрондор ылдамыраак, башкалары жайыраак кыймылдайт - ылдамдык модуляциясы ушундай көрүнөт. Кыймыл ылдамдыгынын айырмасынан улам электрондор нурларга топтолот - тыгыздык модуляциясы ушундайча көрүнөт. Тыгыздыгы модуляцияланган сигнал чыгыш резонаторуна кирет, мында ал бирдей жыштыктагы сигналды түзөт, бирок кириш резонаторуна караганда көбүрөөк кубаттуулукта.
Электрондордун кинетикалык энергиясы чыгуучу резонатордун электромагниттик талаасынын микротолкундуу термелүүлөрүнүн энергиясына айланат экен. Клистрондо сигнал ушинтип күчөтүлөт.
Электровакуумдук күчөткүчтөрдүн өзгөчөлүктөрү
Эгерде транзисторлордогу ULF менен түтүк аппараты тарабынан күчөтүлгөн бир эле сигналдын сапатын салыштыра турган болсок, айырма жылаңач көзгө көрүнүп калат, экинчисинин пайдасына эмес.
Кандай гана профессионал музыкант болбосун сизге түтүк күчөткүчтөрү өнүккөн кесиптештеринен алда канча жакшыраак экенин айтат.
Электровакуумдук түзүлүштөр көптөн бери массалык керектөөдөн чыгып кеткен, алар транзисторлор жана микросхемалар менен алмаштырылган, бирок бул үндү кайра чыгаруу тармагына эч кандай тиешеси жок. Температуранын туруктуулугуна жана ичиндеги вакуумга байланыштуу лампа аппараттары сигналды жакшыраак күчөтөт.
ULF түтүгүнүн бирден-бир кемчилиги – бул жогорку баа, бул логикалуу: массалык суроо-талапка ээ болбогон элементтерди өндүрүү кымбатка турат.
Биполярдык транзистордук күчөткүч
Көбүнчө күчөтүүчү баскычтар транзисторлор аркылуу чогултулат. Жөнөкөй төмөнкү жыштыктагы күчөткүчтү үч эле негизги элементтен чогултса болот: конденсатор, резистор жана n-p-n транзистор.
Мындай күчөткүчтү чогултуу үчүн транзистордун эмитентин жерге туташтыруу, конденсаторду анын базасына катарлаш жана резисторду параллель туташтыруу керек. Жүктү коллектордун алдына коюу керек. Бул схемадагы коллекторго чектөөчү резисторду туташтыруу сунушталат.
Мындай төмөнкү жыштыктагы күчөткүч схемасынын уруксат берилген берүү чыңалуусу 3төн 12 вольтко чейин өзгөрөт. Резистордун мааниси, анын мааниси жүктүн каршылыгынан кеминде 100 эсе көп болушу керек экендигин эске алуу менен эксперименталдык түрдө тандалышы керек. Конденсатордун мааниси 1ден 100 микрофарадка чейин өзгөрүшү мүмкүн. Анын сыйымдуулугу күчөткүч иштей турган жыштыктын көлөмүнө таасир этет. Сыйымдуулук канчалык чоң болсо, транзистор күчөтө ала турган жыштык рейтинги ошончолук төмөн болот.
Төмөн жыштыктагы биполярдык транзистордук күчөткүчтүн кириш сигналы конденсаторго колдонулат. Позитивдүү кубат уюл жүктүн туташуу чекитине жана резистор негиз менен конденсатор менен параллель туташтырылышы керек.
Мындай сигналдын сапатын жакшыртуу үчүн, эмитентке параллелдүү туташкан конденсатор менен резисторду туташтыра аласыз, алар терс пикирдин ролун ойнойт.
Эки биполярдуу транзисторлуу күчөткүч
Үйүктү жогорулатуу үчүн эки жалгыз ULF транзисторду бирине туташтырсаңыз болот. Ошондо бул түзмөктөрдүн пайдасын көбөйтүүгө болот.
Эгер сиз күчөтүү баскычтарынын санын көбөйтүүнү уланта берсеңиз да, күчөткүчтөрдүн өзүн-өзү дүүлүктүрүү мүмкүнчүлүгү жогорулайт.
Талаа эффективдүү транзистордук күчөткүч
Төмөн жыштыктагы күчөткүчтөр талаа эффективдүү транзисторлордо да чогултулган (мындан ары - PT). Мындай түзүлүштөрдүн схемалары биполярдык транзисторлордон көп деле айырмаланбайт.
Мисалы катары n-канал изоляцияланган дарбазасы FET (ITF тибиндеги) күчөткүч каралат.
Бул транзистордун субстратына конденсатор катар, ал эми чыңалуу бөлгүч параллелдүү туташтырылган. FET булагына резистор туташтырылган (сиз жогоруда сүрөттөлгөндөй конденсатор менен резистордун параллелдүү туташуусун да колдонсоңуз болот). Чектөөчү резистор жана кубат дренажга туташып, резистор менен дренаждын ортосунда жүк терминалы түзүлөт.
Төмөн жыштыктагы талаа эффективдүү транзистордук күчөткүчтөрдүн кириш сигналы дарбазага колдонулат. Бул конденсатор аркылуу да жасалат.
Түшүндүрүүдөн көрүнүп тургандай, талаа эффективдүү транзистордук күчөткүчтүн эң жөнөкөй схемасы төмөнкү жыштыктагы биполярдык транзистордук күчөткүч схемасынан эч кандай айырмасы жок.
Бирок PT менен иштөөдө бул элементтердин төмөнкү өзгөчөлүктөрүн эске алуу керек:
- FET high Rinput=I / Uдарбаза булагы. Талаа эффективдүү транзисторлор электр талаасы менен башкарылат,стресстен келип чыккан. Ошондуктан, FETs ток менен эмес, чыңалуу менен башкарылат.
- FETтер токту дээрлик колдонбойт, бул баштапкы сигналдын бир аз бурмаланышына алып келет.
- Талаа эффективдүү транзисторлордо заряд инъекциясы жок, андыктан бул элементтердин ызы-чуу деңгээли өтө төмөн.
- Алар температурага чыдамдуу.
ФЭТтердин негизги кемчилиги - алардын статикалык электрге жогорку сезгичтиги.
Өткөргүч эместей көрүнгөн нерселер адамды шок кылган жагдайды көптөр жакшы билишет. Бул статикалык электрдин көрүнүшү. Эгерде мындай импульс талаа эффективдүү транзистордун контакттарынын бирине берилсе, элементти өчүрүүгө болот.
Ошентип, PT менен иштөөдө элементти кокусунан бузуп албаш үчүн контакттарды колуңуз менен албай койгонуңуз оң.
OpAmp түзмөгү
Операциялык күчөткүч (мындан ары - op-amp) - дифференциацияланган киргизүүлөрү бар, анын пайда болушу өтө жогору болгон түзүлүш.
Сигналды күчөтүү бул элементтин жалгыз функциясы эмес. Ал сигнал генератору катары да иштей алат. Ошого карабастан, анын күчөтүүчү касиеттери төмөн жыштыктар менен иштөө үчүн кызыктуу.
Оператордон сигнал күчөткүчтү жасоо үчүн, ага кадимки резистор болгон пикир байланыш чынжырын туура туташтыруу керек. Бул схеманы кайдан туташтырууну кантип түшүнсө болот? Бул үчүн, сиз оп-ампердин өткөрүү мүнөздөмөсүнө кайрылышыңыз керек. Анын эки горизонталдуу жана бир сызыктуу бөлүгү бар. Эгерде операциялык пункттүзмөк горизонталдык бөлүмдөрдүн биринде жайгашкан, анда оп-амп генератордук режимде иштейт (импульс режими), эгерде ал сызыктуу секцияда жайгашкан болсо, анда оп-амп сигналды күчөтөт.
Оп-амперди сызыктуу режимге өткөрүү үчүн бир контакт менен пикир резисторду аппараттын чыгышына, экинчисин инвертирлөөчү киргизүүгө туташтыруу керек. Бул кошуу терс пикир (NFB) деп аталат.
Эгер төмөнкү жыштыктагы сигналды күчөтүү жана фазада өзгөрбөшү талап кылынса, анда OOS менен инвертирлөөчү кириш жерге туташтырылышы керек жана инвертирлөөчү эмес киргизүүгө күчөтүлгөн сигнал колдонулушу керек. Эгерде сигналды күчөтүү жана анын фазасын 180 градуска өзгөртүү зарыл болсо, анда инвертирлөөчү эмес кириш жерге туташтырылышы керек, ал эми кириш сигналы инвертирлөөчүгө туташтырылышы керек.
Мындай учурда оперативдүү күчөткүч карама-каршы полярдуулуктагы күч менен камсыз кылынышы керектигин унутпашыбыз керек. Бул үчүн анын атайын байланыш лидерлери бар.
Мындай түзүлүштөр менен иштөө кээде төмөнкү жыштыктагы күчөткүч схемасы үчүн элементтерди тандоо кыйын экенин белгилей кетүү маанилүү. Аларды кылдат координациялоо номиналдык баалуулуктар боюнча гана эмес, ошондой эле алар жасалган материалдар боюнча да талап кылынган утуш параметрлерине жетишүү үчүн зарыл.
Чиптеги күчөткүч
ULF электровакуумдук элементтерге, транзисторлорго жана операциялык күчөткүчтерге чогултулушу мүмкүн, өткөн кылымдын вакуумдук түтүктөрү гана, ал эми калган схемалар кемчиликтерсиз эмес, аларды оңдоо сөзсүз түрдө дизайнды татаалдантат. күчөткүчтүн. Бул ыңгайсыз.
Инженерлер ULF түзүүнүн ыңгайлуураак вариантын көптөн бери табышты: өнөр жай күчөткүч катары иштеген даяр микросхемаларды чыгарат.
Бул схемалардын ар бири белгилүү бир жол менен туташтырылган оп-амперлердин, транзисторлордун жана башка элементтердин жыйындысы.
Интегралдык схемалар түрүндөгү кээ бир ULF серияларынын мисалдары:
- TDA7057Q.
- K174UN7.
- TDA1518BQ.
- TDA2050.
Жогорудагы сериялардын бардыгы аудио жабдууларда колдонулат. Ар бир моделдин ар кандай мүнөздөмөлөрү бар: камсыздоо чыңалуусу, чыгуу кубаттуулугу, пайда.
Алар көп төөнөгүчтүү кичинекей элементтер түрүндө жасалган, аларды тактага коюуга жана орнотууга ыңгайлуу.
Микросхемада төмөнкү жыштыктагы күчөткүч менен иштөө үчүн логикалык алгебранын негиздерин, ошондой эле ЖАНА-ЭМЕС, ЖЕ-ЭМЕС логикалык элементтердин иштөө принциптерин билүү пайдалуу.
Дээрлик бардык электрондук шаймандарды логикалык элементтерге чогултууга болот, бирок бул учурда көптөгөн схемалар көлөмдүү жана орнотуу үчүн ыңгайсыз болуп чыгат.
Ошондуктан ULF функциясын аткарган даяр интегралдык схемаларды колдонуу эң ыңгайлуу практикалык вариант болуп көрүнөт.
Схеманы жакшыртуу
Жогорудагылар биполярдык жана талаа эффективдүү транзисторлор менен иштөөдө (конденсатор менен резисторду параллелдүү туташтыруу аркылуу) күчөтүлгөн сигналды кантип жакшыртууга болорун көрсөткөн мисал болду.
Мындай структуралык жаңыртууларды дээрлик бардык схемалар менен жасоого болот. Албетте, жаңы элементтерди киргизүү көбөйөтчыңалуу төмөндөшү (жоготуу), бирок мунун аркасында ар кандай схемалардын касиеттери жакшыртылышы мүмкүн. Мисалы, конденсаторлор эң сонун жыштык чыпкалары.
Резистивдүү, сыйымдуулук же индуктивдүү элементтерде чынжырга түшпөө керек болгон жыштыктарды чыпкалоочу эң жөнөкөй чыпкаларды чогултуу сунушталат. Резистивдик жана сыйымдуулук элементтерин операциялык күчөткүчтөр менен айкалыштыруу менен эффективдүү чыпкаларды (интеграторлор, Саллен-Кей дифференциаторлору, кертик жана өткөрмө чыпкалары) чогултууга болот.
Корутундуда
Жыштык күчөткүчтөрдүн эң маанилүү параметрлери:
- пайда;
- сигналдын бурмалоо фактору;
- чыгуучу кубат.
Төмөн жыштык күчөткүчтөр көбүнчө аудио жабдууларда колдонулат. Түзмөк дайындарын төмөнкү элементтер боюнча чогулта аласыз:
- вакуумдук түтүктөрдө;
- транзисторлордо;
- иштетүү күчөткүчтөрүндө;
- даяр чиптерде.
Төмөн жыштыктагы күчөткүчтөрдүн мүнөздөмөлөрүн резистивдүү, сыйымдуулук же индуктивдүү элементтерди киргизүү аркылуу жакшыртууга болот.
Жогорудагы схемалардын ар биринин өзүнүн артыкчылыктары жана кемчиликтери бар: кээ бир күчөткүчтөрдү чогултуу кымбат, кээ бирлери каныккандыкка өтүшү мүмкүн, кээ бирлери үчүн колдонулган элементтерди координациялоо кыйын. Ар дайым күчөткүч дизайнер чече турган өзгөчөлүктөр бар.
Бул макалада берилген бардык сунуштарды колдонуп, үйдө колдонуу үчүн өзүңүздүн күчөткүчүңүздү кура аласызБул түзмөктү сатып алуунун ордуна, ал жогорку сапаттагы түзмөктөргө келгенде көп акча талап кылышы мүмкүн.
